基于MATLABSimulink的电力系统仿真实验

基于MATLAB/Simulink 的电力系统故障分析
IOkv 系统三相短路分析
三相短路（以中性点不接地系统模型为类）模块搭建:
Thtfee-PhKeFiUIll
三相短路各元件参数设置如下:
UUItjrn e½f1
IdI
DiatTfte. TS > j Te-OOS
S
ILJirtfrI _1
・明
FrQrn
FnJm4
Three-Pha⅛ Source V-I
S0
LMCI
LineI 310
⅞d -d2
AddI
Add4
[SJabq ∣ MUltim s-t⅛f
FBrnfl
L ∣∏* Vl
S⅞ur⅞4 I
SoUrDg V
∣Li∏*3J ∣*⅛
⅛
Fr⅛m2
AddB
Line 3
[S.vβbc ∣
Fr&ml
S SLXi
AddS
y∙bc ∣
□i⅛grtl4 >⅞⅜ Lin^ IO
S⅛q⅛eπoe ⅛∣slyze<
EI BlOCk Parameters: Three-PhaSe SOUrCe
Three-Ph且se SOUrCe (≡ιaεk) (Iink)
7hree"phase VOItage SOUrCe in SerieS Irith RL branch.
ParaZleterS
Phase∙to∙ph且5G ras VOItage (V):
SOUrCe resista ng (Ohas): ∣0.009
SOUrCe IndUCtanCe (H):
116. 58e-5
ThiS block iSpleaents a three-phase P二SeCtiOn Iine to represent a threeβphase transaision Iine・ ThiS block represents Only One PΣ SeCtiOn- TO Iapleaents DOre that One Pl section, you SiaPIy need to ConneCt COPieS Of this block in SerieS・
PaτanetGr≡
FZeQUenCy USed for RLC SPeCifiCatiOn (HZ):
PCSitiVe- and ZerO-SeQUenCe XeSiStanCeS (OhaS/ks) I Rl RO J :
I[ O. 01273 O. 3864]
PGSitiVe- and ZerO-SeQUenCe IndUCtanCeS (H∕ka) I LI Lo J :
I[ O. 9337e-3 4. 1264e-3]
PGSitiVe- and ∑ero-seαuence CaPaCitanCeS (F∕k≡ι}[ Cl CO J :
I [12. 74e-9 7. 751e-9]
Line SeCtion length (IaI):
[130
衣Block Parameters: Load4
Three-PhaSe SerieS RLC LOad (nask) (Iink)
Zapleaents a SerieS RLC load.
ParaZeterS
Configur且tion Y (floating)
Three e Ph且se VI XeaSUXeDent 'nask) :Iink)
This block is used to neasure threeβph且se VOltages and CUXrentS in a CirCUit・ When ConneCted in series Irith a three*ph且3色element, it TetUrn the three PhaSe-toβground VOItageS and Iine currents.
The block Can OUtPUt the VOItageS and CUrrentS in Per unit VaIUeS Or in VOItS and anperes・ CheCk the approPriate boxes if you Want to OUtPUt the VOItageS and CUTrentS in PU
OK CanCeI HeIP APPIT I
ISJ
E Block Parameters: V-I
No□inal phaseβtoβpha5e voltage Vn (VmS)
Measureaents NOne
APPIy
H BlOCk Parameters: Three-PhaSe FaUItl
⅝∣BIDCk Parameters: LOadI
Three-PhaSe SerieS RLC LOad (SaSk) (Iink)
Zapleaents a SerieS RLC load.
Q c5s3.N∕MUItimeterI
¾⅛∣SOUrCe BIOCk Parametγs: FrOm
r- FraB -
ReCeiVe SiSnaIE fro≡ the GOtO block With the SPeCified tag. Zf the tag is defined as SCOPed in the GOtO block, then a GOto Tag ViSibility block SUSt be USed to define the ViSibility Of the tag・ After J UPdate Diagraz:' I the block icon displays the SeleCted tag nane (IOCaI tags axe enclosed in brackets,[], and scoped tag nanes axe enclosed in braces. {})・
OK I CanCeI I HeIP
H FUnctiOn BlOCk Parameters: AddI ∑
2
⅞}∣SOUrCe BIOCk Parameters: FrOm4
Frca
ReCeiVe SignalS fro□ the GOtO block With the SPeCified tag. If the tag is defined as J SCOPed J in the GOtO block, then a GOtO TaS ViSibiIity block aust be USed to define the ViSibiIity Of the ta≡. After VPdat© Diagra, the block icon displays the SeIeCted tag nane (IOCaI tag5 are enclosed in brackets, ：］, and SCOPed tag nanes are enclosed in braces： (})・
Σ2 H FUnctiOn BlOCk Parameters: DiSCrete 3・
分析：正常运行时，a 、b 、C 三相大小相等，相位相差 120 度。

发生三相短路时，a 、b 、C 三相电压全
T!∣m ∣e oTTsel: O
如图2 ――线路1的零序电流
三相短路仿真波形如下:
T
0.02
O.O S
J1
0.1 ⅛
0.2
60∞
4DD0
2000
■2000
■40D O
0.12
110
I
0.(ffi
60
丄
0.16
_
0.04
如图1―― a 、b 、C 三相短路电流仿真波形图
分析：在没有故障时，没有零序电流，突然出现故障时，零
序电流为故障电流的 3倍，为310
如图3——线路1的零序电压
分析：在没有故障时，没有零序电压，突然出现故障时，零 序电流为故障电压的 3倍，为3U 0
如图4——线路1的故障相电压
如图5――线路3的零序电流
如图8――线路2的零序电流
IO
150 100 弓
口 O
-50 ∙T ∣3
∣□ -1E□
□.ιe az
Ime CiTfMS: O
如图6――线路3的短路电流
如图7――三相对称电源电压
3.3
004
□ .□E
□ .□B
□.1
CiLIZ D 14 □.IE
□ .OZ
分析：在没有故障时，没有零序电流，突然出现故障时，零序电流为故障电流的3倍，为310 o
如图9――三相对称电源电流
如图10 ――三相对称电源零序电压
如图11―― 一相短路电流
10kv系统两相短路分析
仿真模块搭建同三相短路，只有三相故障模块参数改变如下：注：a、b两相短路
22
∣rr∙e> <jff¾≡ert. O
BIOCk PClramotCrs: ThroO-P
o FoMItI
4uuu
-A∙p
∖ f I
'∙ J∙∖ j
∖
I
∕τ ¾ J ‰
∖ f ∙ ∖ J < I / ∙ I f I l
r / ： 1 ∫ I •!>•；• ⅛τ ∙ ∙∣ ■ ∙ ■ ■
JANA ……
I
I I
I
∙∙∕h∙∙∙∙
J
• ∙ ∙ ∙
2000
I I I ∙ I
Λ M ∖ Z I 11: IZ • l ∙ l ∙ ∙∙ ∙ ∙ B *f ∙
•¥ ∙J ∙ ≡ ∙∙∖∙f∙ ∙∖∙ J∙ ∙? . J. .l. • ι ∙ ∙ I ∙
U
j. j. J I I I Γr 1 .J ∙ I ： 1 ∙ ∙∣∙ ∙J
I lJu W trf- ∙∙-∣∙4∙∙Γ-∙∙
• ∙』•••；
•••(■••
・∙ ∙ l∙ ∙
・』
• ∙ ∙J ∙~∖
2000 I I
Γ I I J 1 J∙∙ l […耳∙ ∙ ∙> VW I f J • ∙ I ∙ ∙∖∙ ■ ♦卜∙ 1 ∙
∙
• ∙ J∙ ∙∖ c ∙/ ∙ ι∙ ∙ ∙ * ∙ « ∙ ∙⅜J I
・ 4U5J
-U I J∙ I f ⅞ ⅞ f ；
∖ JJr l ι /V ff β V f ∖ J ∙ ∖ J ⅝ ■ ∙
JXl
UCCc
f ■ V 、 1 J C J ∙
LJ ⅝∣ ∙
C I ∙rrι*√ Wl f v⅛√<. O Og OCM OOC O OO Ol Cl I 2
O.ι *ι OiG OlO 0 2
分析：两相短路原理同三相短路，两相短路复合序网图是无零序并联网，短路两相电压相等，电流互为相反数，非故障相电流为零。

零点漂移轨迹的验证
一理论分析
对于以下简单的中性点不接地系统，当其发生单相接地
故障时，各量之间满足以下关系：
UN = (⅛□Zi + UEOYE + ^Ca^C)+ 绻 + %)
% + + UM ~ 0
其中歳-加7窮:c，—v'分别表示A、B、C三相对O
点的导纳
‰=‰∕α+j3fl⅛H)
用复数形式可表示为
EL O
% = r JrtP -/ -tan-1(3ωC0Λ) √1 +(3djC0∕?)2
其相量关系如下图:
则
8=-tan*1(3ωCα∕?)
可得
1
cos θ ~
√1 + (3ωC o J01
U X1
——== CoS θ
% √l + (3djC uξ)2
所以，可以推出中性点不接地系统发生单相接地故障后，不同接地电阻下，对应的零点漂移轨迹为接地相右半圆.
二matalab 仿真
模型搭建类似单相短路
T⅛^⅛-Ph<se V-I h1uiur«m«nt1
Tr*e*∙Fħ*st V-I lk1⅛->4ur*M4ħi
Ir -
⅛
E-I Tr
k_
C
ThrM-FhBM e 4
∣e⅛ ∙⅞L C-
ET Tr
PE
C C
BloCk Parameters ： Three- PhaSe SOUrCe
T Hr C e^Phas e Source C1 mk
ThrCe^r l has C 七且名 U Hel usr ce in series IVi⅛h RL branch -
P ar aπιe±- e x ≡
LOad F1DW
PiTLa s ： e —b o — phas e IrmH VOIt∙=a 在匕 (V):
IlrteIrllal C OmleCt i OiI :
I _ I Specifjr iJnpedaricre
≡hor⅛^匚i:TU i Ui H t 1 CVe 1
SOLIr Ce κe≡iSXance I (OhjTIS):
QK
Cjancc 丄
HelP
电源参数设置
CDnIhU□us
Pfl i Wfrgm
C
ThrH-PhaH
SmsHLCLiHilI
Thrw-FtiHK
Fl SadIOn Llπ⅞2
ThnMkFh V-i M⅛H5⅛rem⅞∏⅞3
ThrM-F^i ι∣⅛⅜ Pl S⅛c⅛m ILlrC
Trma-F j IDM V-I MeHWTEfner 12
THw ∣⅞-Pkm Pl 勺BBOn LJnl-I
T hree-Please- .RLC
LAdd2
T*Ufl⅛-Pt ,M⅛ Pl ⅛dio∏ LEEj
TrriM-PhAM SeOM HLC LClel 3?
1⅛⅛⅛-Pħi⅛ F∆ul!
MulninMiief
Sa3
P*
P^rameterS
IndUCtanCe (H⅛
∣0.8697
Set ihe initial inductor CUffent
MeaSUrementS None
消弧线圈参数设置
其它参数设置类似单相接地短路短路，但是接下来不知该怎么把它的参数通过图形描述出来，以此证明中性点不接地
系统发生单相接地故障后，不同接地电阻下，对应的零点漂移轨迹为接地相右半圆•如下图：。